多功能节能玻璃用薄膜材料制备(6)
1.4.1 聚酰亚胺（PI）概述
（1） 聚酰亚胺介绍
聚酰亚胺(PI)是指一类主链中含有酰亚胺环的高分子化合物[21]，因主链中所含的单体结构不同，PI品种繁多、形式多样，其中以芳香型聚酰亚胺最为常见，其结构组成中主要含有杂环酰亚胺和芳香族烃基，通过一定的功能基团相连，特定的结构单元重复相连形成高分子聚合物。其结构单元如图1.1。
图1.1 芳香聚酰亚胺重复单元
聚酰亚胺(PI)是20世纪60年代以来发展起来的一类主链中具有酰亚胺环结构的高分子材料[22]，其突出优点是在高温下具有优异的力学性能、介电性能，以及耐辐射性能。广泛用作薄膜、纤文、塑料、胶粘剂、泡沫塑料、复合材料、分离膜、光刻胶、液晶取向剂等，被认为是“高分子材料中的多面手”。聚酰亚胺一无机杂化材料综合了聚酰亚胺、无机物各自的优点，使得有机相和无机相间的微区尺寸达到纳米量级，表现出优异的光、电、磁等新型功能特性，成为近年来复合材料领域研究的热点之一。
有机-无机复合物不仅能综合有机成分和无机组分各自的优良性能，还往往具有某些特殊的性能。为了提高聚酰亚胺的应用性能，对传统类型的PI进行掺杂和改性是近年来研究的方向和热点之一[23] 。
通常可将聚酰亚胺材料分为两大类:一类是热固性树脂，一般采用两步合成法制备。按照封端剂的不同，又可将其分为PMR型树脂和双马来酞亚胺树脂，PMR树脂具有良好机械性能和加工性能以及耐高温性能，广泛应用于航空航天领域。另一类是热塑性树脂，此类聚酰亚胺在200-260℃范围内具有良好的机械性能、介电性能以及耐辐射性能。按照单体中所含的有机芳香四酸二配的不同，又可将其分为均苯配型、酮配型、醚配型以及氟醉型聚酞亚胺。
（2） 聚酰亚胺的优异性能
聚酰亚胺类物质具有良好的热稳定性，如芳香型聚酰亚胺的初始分解温度一般都在500℃左右，可在330℃的环境中长期使用，是迄今为止聚合物中热稳定性最高的品种之一。聚酰亚胺还可耐极低温度，在-269℃的液态氦中不会脆裂；聚酰亚胺类物质具有良好的机械性能，如均苯型聚酰亚胺的薄膜的抗张强度为170Mpa以上，联苯型聚酰亚胺达到400Mpa；聚酰亚胺具有良好的介电性能、耐电晕性能，介电常数为3.4左右，衷敬和等[24]对PI/SiO2的耐电晕性能进行了研究，并用电子转移与激发的理论对PI/SiO2薄膜的耐电晕机理做了解释。认为PI物质的耐电晕性与电子作用过程关联，由于电子的作用使得电介质受到轰击而被击穿。聚酰亚胺不溶于有机溶剂，对稀酸稳定，具有良好的化学稳定性、氧化稳定性以及耐辐射性能。聚酰亚胺无毒，可用来制造餐具和医用器具，并经得起数千次消毒。聚酰亚胺具有优良的透光性能。
1.4.2 硅源概述
根据经典电磁理论，薄膜的电导率越高，其对红外波的反射率越高，则薄膜的辐射率越低，隔热保温性能越好。所有Si的化合物几乎都具有电阻率低，热稳定性好等优点。
1.4.3 钒源概述
（1） VO2介绍
VO2薄膜是一种具有相变特性的功能材料，随着温度的升高，大约在68℃，材料发生从绝缘体到金属态的突然转变，电阻率发生4-5个数量级的突变，同时还伴随着明显的光学透过率的突变，特别是红外波段的透过率将由高变低，甚至不透过。
由于相变前后光学、电学性质发生了突变，VO2可以应用到不同的领域，比如热敏电阻、热致开关、可变反射镜、光盘介质材料、智能玻璃等。新型智能玻璃上覆盖的特殊物质主要是VO2 。
二氧化钒是一种过渡金属氧化物。目前，已知VO2具有4种多晶型结构[24]，它们分别是：VO2(R)，具有金红石型结构，稳定存在于68～1540℃[25]；VO2(M)，具有单斜结构，被描述为金红石型结构发生轻微的扭曲；VO2(A)，具有四方晶结构；而VO2(B)则具有单斜结构，非常接近V6O13的结构。由VO2(M)向VO2(R)的转变是可逆的，而由A或B型结构向VO2(R)的转变则是不可逆的。VO2(R)的应用意义源于它在68℃存在着可逆的固态相变。